Fliegen mit Frittenfett

STZ, Mai 2020 - Viel zu schwer und nicht haltbar genug: Batterien wie jene in Elektroautos dürften für Flugzeuge in absehbarer Zeit keine sinnvolle Energiequelle sein - zumindest nicht für Langstreckenflüge. Die Forschungsbemühungen konzentrieren sich deshalb auf energieeffizientere konventionelle Triebwerke und auf nachhaltige Flugzeugtriebstoffe.

Nur für etwa 2,5 Prozent des globalen CO₂-Ausstosses ist der Flugverkehr verantwortlich. Das erscheint auf den ersten Blick undramatisch und dennoch: Wenn das Ziel, die Kohlendioxidemissionen bis zum Jahr 2050 auf null zu reduzieren, erreicht werden soll, kann für den Luftverkehr keine Ausnahme gelten, auch er muss CO₂-neutral werden. Doch die Flugzeugbauer hinken hinterher. Während die Technologien für Stromproduktion, Heizungen oder Fahrzeuge schon vorhanden oder zumindest relativ weit fortgeschrittenen sind, sind klimafreundliche Verkehrsflugzeuge bisher nicht in Sicht. Kein Wunder, denn die Herausforderung ist im Vergleich zu den genannten Anwendungen ungleich grösser – vor allem deshalb, weil das Gewicht beim Fliegen ein entscheidender Faktor ist. Und Akkus sind schwer.

 

Akku wäre schwerer als das Flugzeug

Was es bedeuten würde, einen Airbus A320 zu elektrifizieren, rechnete Theo Rindlisbacher, Umweltexperte vom Bundesamt für Zivilluftfahrt (BAZL), im Januar während eines Vortrags an der ETH vor: Ein A320 mit 150 Passagieren und einem Abfluggewicht von rund 65 Tonnen brauche für einen Flug von Zürich nach Oslo 5,8 Tonnen Kerosin. Eine Batterie, die einen elektrifizierten A320 für die gleiche Strecke mit Strom versorgen könnte, müsste laut Rindlisbacher rund 85 Tonnen wiegen – mehr als das gesamte kerosinbetriebene Flugzeug. Nicht nur wegen ihres hohen Gewichts seien heute verfügbare Akkus für den Einsatz in Flugzeugen kaum geeignet. Die Belastungen des Flugalltags mit dem notwendigen Wechsel zwischen vollständiger Entladung und schnellem Wiederaufladen, würde die Lebensdauer der Batterien drastisch verkürzen. «Für grössere Flugzeuge und lange Strecken können wir deshalb nur davon träumen», so Rindlisbacher.

 

«Wir müssen mit der Treibstoffindustrie zusammenarbeiten,
um die Verfügbarkeit von umweltfreundlichen, nachhaltigen Flugzeugtreibstoffen,
die skalierbar und kompatibel sind, deutlich zu erhöhen.»

Warren East, Rolls-Royce

Das ernüchternde Fazit des BAZL-Experten wird von den grossen Verkehrsflugzeugbauern offenbar geteilt. Weder Boeing noch Airbus haben derzeit Pläne für ein elektrisch betriebenes Grossflugzeug in der Schublade. Stattdessen investieren die Flugzeug- und Triebwerkshersteller vor allem in die Effizienzsteigerung konventioneller Flugzeugmotoren – und das durchaus mit Erfolg: Das Rolls-Royce Trent XWB, das den Airbus A350 XWB antreibt, ist laut Hersteller rund 15 Prozent sparsamer als frühere Trent-Triebwerke und macht den A350 XWB laut Airbus zum effizientesten Grossflugzeug der Welt. Für die nächste Triebwerksgeneration strebt Rolls-Royce noch einmal 20 bis 25 Prozent weniger Treibstoffverbrauch und CO₂ Emissionen an. Doch auch, wenn die Einsparpotenziale bis zum Letzten ausgereizt werden, auf null wird man den Kohlendioxidausstoss so nicht reduzieren können – zumindest nicht, solange die Triebwerke Kerosin verbrennen, das auf Erdöl basiert. Das weiss man auch bei Rolls-Royce. Deshalb, so der CEO des Triebwerksherstellers, Warren East, «müssen wir mit der Treibstoffindustrie zusammenarbeiten, um die Verfügbarkeit von umweltfreundlichen, nachhaltigen Flugzeugtreibstoffen, die skalierbar und kompatibel sind, deutlich zu erhöhen.»

 

Weniger CO₂ mit nachhaltigen Triebstoffen

Nachhaltige Flugzeugtreibstoffe, im Fachjargon Sustainable Aircraft Fuels oder kurz SAF, könnten in der Tat einen wesentlichen Beitrag zur Lösung des CO₂-Problems in der Luftfahrt leisten. Wenn von diesen SAF die Rede ist, sind – zumindest vorerst – vor allem Biotreibstoffe gemeint. Genau wie Biodiesel oder Holzpellets, die in Heizungen eingesetzt werden, ist aber auch das biologische Flugbenzin nur dann wirklich CO₂-neutral, wenn die dafür verwendeten Pflanzen im gleichen Tempo wieder nachwachsen, wie sie geerntet oder gerodet werden.

Einer der Pioniere auf dem Gebiet der SAF ist das finnische Unternehmen Neste, das sein nachhaltiges Kerosin unter dem Produktnamen «MY Renewable Jet Fuel» an verschiedene Airlines liefert, darunter Finnair und KLM. Beide Airlines mischen das Neste-Biokerosin dem «normalen» Treibstoff bei, lassen sich die Mehrkosten allerdings über freiwillige Optionen bei der Flugbuchung von den Kunden bezahlen. Im Januar war der Biosprit aus Finnland erstmals auch am Zürcher Flughafen erhältlich: Jet Aviation, der Flughafen Zürich und Neste boten während des Weltwirtschaftsforums das Neste-Kerosin zum Betanken von Geschäftsflugzeugen an. Hergestellt wird der Biotreibstoff nach Angaben des Herstellers vor allem aus tierischen und pflanzlichen Fettabfällen aus der Lebensmittelindustrie sowie aus gebrauchten Speiseölen, die bei der Produktion und Zubereitung von Lebensmitteln anfallen. Nestes Jahreskapazität liegt bei derzeit 100 000 Tonnen, das entspricht rund 400 Tankfüllungen für einen Airbus A380.

 

Flugzeugsprit aus Luft und Sonne

Noch umweltfreundlicher als Biokerosin wäre ein synthetisch hergestellter Flugzeugtreibstoff, der den dafür notwendigen Kohlenstoff direkt aus dem CO₂ der Atmosphäre bezieht. Dies ist das Ziel des EU-Projekts «Sun to Liquid», an dem auch die Schweiz beteiligt ist. Im Rahmen dieses Projekts haben Forscher der ETH Zürich eine Anlage gebaut, mit der sich – im experimentellen Massstab – Kerosin und andere Treibstoffe aus Luft und Sonnenlicht herstellen lassen. CO₂ und Wasser werden direkt aus der Umgebungsluft abgeschieden und mit Solarenergie aufgespalten. Das Produkt ist Syngas, eine Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, welches anschliessend zu Kerosin, Methanol oder anderen Kohlenwasserstoffen verarbeitet wird. Die experimentelle Anlage auf dem Dach des Maschinenlaboratoriums der ETH kann rund zehn Milliliter Treibstoff pro Tag produzieren. Um die Technologie auf industrielle Grösse zu skalieren, wie es Rolls-Royce-Chef Warren East anstrebt, wäre vor allem eines notwendig: Platz. Um den Kerosinbedarf der gesamten Luftfahrt zu decken, bräuchte man eine Anlage, so gross wie die Fläche der Schweiz.

 

Autor: Hendrik Thielemann
Bildquelle: Rolls-Royce
Artikel aus der STZ: Ausgabe Mai 2020